JPH0361080A - 情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、レーザビーム等の光ビームを記録層に照射し
、その照射条件によって照射部、分に相変化を誘起させ
て情報を記録あるいは消去し、この相変化に伴う反射率
、透過率等の光学特性の変（従来の技術） 従来、情報を記録及び消去が可能な大容量の情報記録媒
体、いわゆるイレーザブル光ディスク等の一種として、
相変化型のものが広く知られている。この相変化型情報
・記録媒体は、例えばガラス又はプラスチック（ポリカ
ーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等）か
らなる基板と、この基板上に形成された記録層とを備え
ている。

この記録層を形成する材料としては、例えばＧｅＴｅ等
のカルコゲナイド系合金が知られており、これらは異な
る条件の光（例えば、レーザビーム）を照射することに
より、例えば結晶と非結晶との間で可逆的に相変化する
ので、この相変化を利用して情報を記録及び消去し、こ
れらの相変化に伴う反射率又は透過率等の光学的特性の
変化を読取ることができる。

このような記録層としては、光の照射条件によって相変
化が生じ易い共晶組成を有する材料や金属間化合物を形
成する材料が適している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来、相変化型情報記録媒体の記録層と
して用いられているＧｅＴｅ等の合金は、一応上述の条
件は満足するものの、未だ情報記録媒体として十分な特
性を保持しているとは言えない。特に、初期化、記録及
び消去を高速化することが望まれている。また、結晶−
非晶質間の相変化により情報を記録あるいは消去する場
合には、通常記録部分が非晶質になるか、一般に非晶質
は比較的安定性が低いため、非晶質状態をより安定化さ
せることも要求されている。更に、信頼性を一層高める
ことも要求されている。

そこで、この発明は、かかる事情に鑑みてなされたもの
であり、初期化、記録及び消去を高速化することが出来
、記録した情報が安定であり、更に信頼性が高い情報記
録媒体を提供することを目的とする。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、基板と光の照射に
よって照射部分が平衡相と非平衡相との間で相変化する
記録層とを有する情報記録媒体であって、記録層は一般
式（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）＋００−、　Ｍ、　　（ただ
し、ｘ、ｙ、ｚ、ａは原子％、Ｘ　＋　ｙ　＋　Ｚ　＝
　１００であり、夫々２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ≦５５
．２０≦２≦５０．０くα≦２０の範囲内にあり、Ｍは
Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈＣｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、及び
ｐｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素で
ある）で表される組成の合金で形成されていることを特
徴とする情報記録媒体を提供する。

（作　用） ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ　　（イ旦し、ｘ＋ｙ十ｚ＝１００
゜ｘ、ｙ、ｚは原子％。）において、Ｘ。

ｙ及び２が夫々２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ≦５５゜２０
≦２≦５０の範囲の組成を有する金属間化合物は、非晶
質化しやすいという利点を有しているので、この組成又
はこの近傍組成にＭを添加した上述の組成の合金は、前
述のような相変化型情報記録媒体の記録層としての条件
を満たす材料である。また、上述のＭで示される元素を
２０原子％よりも低い範囲で含有させることにより、合
金の結晶化温度が低下するので、結晶化速度が大きい。

従って、初期化、記録及び消去の高速化を達成すること
かできる。また、上述の組成の記録層は耐酸化性にすぐ
れ信頼性が高い。

（実施例） 以下、添付図面を参照してこの発明について具体的に説
明する。第１図は、この発明の実施例に掛かる情報記録
媒体を示す断面図である。基板１はポリオレフィン、エ
ポキシ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタク
リレート（ＰＭＭＡ）等のプラスチック、又はガラス等
、この技術分野で通常用いられる材料で形成されている
。このＬ（板１の上方に、保護層３、記録層２、保護層
４及び保護層５がこの順に形成されている。

保護層３および保護層４は、記録層２を挟むように配設
されており、有機高分子飼料、例えばポリメチルメタク
リレート、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂若しくは紫外
線硬化樹脂（いわゆる２Ｐ樹脂）、または５ｔ０２、Ａ
ｌ２Ｏ３、ＡＩＮ、ＺｎＳ、若しくはＺｒＯ２等の誘電
体で形成される。これら保護層３．４は記録層２が空気
中の水分の影響を受けることを未然に防止する作用、記
録及び消去の際にレーザビーム等の光により記録層２の
照射部分が飛散したり穴が形成されてしまうことを防止
する作用を有している。これら保護層３．４はスピンコ
ード法、蒸着法、スパッタリング法等によって好適に形
成することができる。

なお、これら保護層３．４の厚みは、１０オングストロ
ーム乃至数１０マイクロメートルであることか好ましい
。

保護層５は、情報記録媒体を取扱う際の表面での傷やほ
こり等を防止するために配設されるもので、スピンコー
ド法等により紫外線硬化樹脂を塗布し、これに紫外線を
照射して硬化させること等により形成される。この保護
層５の層厚は１００オングストローム乃至数１０マイク
ロメートルであることが好ましい。なお、保護層３．４
．５は設けることが好ましいが、必ずしも設けなくても
よい。

記録層２は（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）１００−ａ　Ｍａ（
たたし、ｘ、ｙ、ｚ、αは原子％、ｘ十ｙ＋ｚ−１００
であり、夫々２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ５５．２０≦２
≦５０．０くα≦２０の範囲内にあり、ＭはＡｕ、Ｐｔ
、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｚｎ。

Ｓｎ、Ｂｉ及びｐｂからなる群から選択される少なくと
も１種の元素である）で表される組成の合金で形成され
ている。ここで、記録層２は実用レベルにおいての信号
再生値（Ｃ／Ｎ）が４５ｄＢ以上であることが望ましく
、このような信号再生値（Ｃ／Ｎ）は、記録層２の反射
率変化が４％以上の時に得られる。反射率変化が４％以
上となる場合のＩｎｘ５ｂｙＴｅｚのそれぞれの組成範
囲は、Ｉｎ、Ｓｂ及びＴｅの全元素を１００原子％とす
れば、Ｉｎが２５原子％以上５５原子％以下［（Ｓｌ）
７ｏＴｅ３ｏ）Ｉｎｘの状態で、Ｉｎを変化させたとき
。Ｘは原子％。］であり、Ｓｂが２７原子％より多く５
５原子％以下［（Ｉｎ５ｏＴｅ、。）ｓｂｙの状態で、
Ｓｂを変化させたとき。ｙは原子％。］であり、Ｔｅが
２０原子％以上５０原子％以下［（Ｉｎ５ｏＳｂ５ｏ）
Ｔｅｚの状態で、Ｔｅを変化させたとき。２は原子％。

コである。

つまり　これら組成範囲内でＩｎ、ＳｂおよびＴｅによ
り記録層２が構成されていれば、実用レベルでの信号再
生値（Ｃ／Ｎ）が得られるため。

Ｉｎ、Ｓｂ及びＴｅの組成をＩｎｘ５ｂｙＴｅｚにおい
て、２５≦ｘ≦５５．２７＜４≦５５及び２０≦２≦５
０　（但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｌ○０゜Ｘ。

ｙ及び２は原子％である。）とする。この領域において
は２記録層２の結晶化温度が約２４０度と。

室温に比較し高い温度になっている。記録層２は結晶化
温度が高いと、非晶質状態が安定となりかつ一般に結晶
化の活性化エネルギーが高くなる傾向を示すので、従っ
て結晶化速度も速くなり高速消去に適したものとなる。

以上の組成で形成される記録層２は、蒸着法、スパッタ
リング法等によって好適に形成することができる。尚、
合金ターゲットを使用して蒸着あるいはスパッタリング
する場合には、ターゲット組成と実際に形成される層の
組成とに差があることを考慮する必要がある。また、多
元同時蒸着あるいは多元同時スパッタリング等によって
成層することもできる。記録層２の層厚は、１００乃至
３０００オングストロームであることが好ましい。

記録層２を構成する　（Ｉ　ｎｘＳｂｙＴｅ　ｚ）１０
０−５Ｍ、は、照射する光の条件を変えることにより、
平衡相と非平衡相（非晶質相、準安定結晶相等）との間
で相変化し得る材料であり、Ｉｎ。

ｓｂ及びＴｅが非晶質化しやすい組成であることから非
平衡相としての非晶質状態の安定性が優れている。また
、このように非晶質状態が安定に存在し、かつＡｕ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｚｎ。

Ｓｎ、、Ｂｉ又はｐｂの存在により結晶化速度が極めて
大きいので初期化、記録及び消去の速度が大きい。更に
、このような組成の合金は耐酸化性が大きい。

次に、第２図及び第３図を参照しながら、この実施例に
掛かる情報記録媒体の記録層の形成方法の１例について
説明する。第２図はこの実施例の記録層を形成するため
に用いられるスパッタリング装置の概略構成を示す縦断
面図、第３図はその横断面図である。図中はぼ中央部に
真空容器１０を示し、この真空容器１０はその底面にガ
ス導入ポート１１及びガス排出ポート１２を有している
。

このガス排出ポート］２は、排気装置１３に接続されて
おり、この排気装置１３により排出ポート１２を介して
真空容器１０内が排気される。また、ガス導入ポート１
１は、アルゴンガスボンベ１４に接続されており、この
ボンベ］４から真空容器１０内にガス導入ポート１１を
介してスパッタリングガスとしてのアルゴンガスが導入
される。真空容器１０内の上部には、基板支持用の円板
状の回転基台１５がその面を水平にして配設されており
、その下面に基板１が支持されるようになっている。ま
た、真空容器１０内の底部近傍には、基台１５に対向す
るように、それぞれ記録層２を構　０ 成する所定元素で形成されたスパッタリング源２］、２
２．２３が配設されており、各スパッタリング源２１．
２２．２３には図示しない高周波電源が接続されている
。これらスパッタリング源２１．２２．２３の上方には
、夫々モニタ装置２４．２５．２６が設けられており、
これらモニタ装置２４．２５．２６により各スパッタリ
ング源２１．２２．２３からのスパッタリング量をモニ
タし、記録層か所定の組成になるように各スパッタリン
グ源２１．２２．２３に投入する電力量を調節する様に
なっている。

このようなスパッタリング装置においては、先ず、排気
装置１３により真空装置１０内を１０Ｔｏｒｒまで排気
する。次いで、ガス導入ポート１１を介して、真空装置
１０内にアルゴンガスを導入しつつ、排気装置１３の排
気量を調節して真空容器１０内を所定圧ノｊのアルゴン
ガス雰囲気に保持する。この状態で、基板１を回転させ
つつ、スパッタリング源２１．２２．２３に所定時間所
定の電力を印加する。これにより、基板１に所定組成１ の記録層が形成される。尚、保護層を形成する場合には
、記録層２の形成に先立ち、保護層の組成に調整された
スパッタリング源２１．２２．２３を用いて、上述した
ようにスパッタリングすることにより、基板１上に保護
層３を形成し、その後記録層２を形成し、更に保護層３
を形成する場合と同様の条件で記録層２の上に保護層４
を形成することができる。

次に、この発明の情報記録媒体における初期化並びに情
報の記録、消去及び再生について説明する。

初期化 記録層２は成層直後には通常非晶質であるが、情報が記
録されるには結晶である必要があるので、レーザビーム
等の光を記録層２に全面照射して加熱徐冷し、記録層２
を結晶化させる。

情報の記録 高出力でパルス幅が短い光を記録層２に照射して、照射
部分を加熱急冷して非晶質に相変化させて、記録マーク
を形成する。

２ 情報の消去 記録層２に形成された記録マーク部に、記録の際よりも
低出力でパルス幅が長い光を照射して記録マーク部を結
晶に相変化させ、情報を消去する。

情報の再生 情報を記録した記録層２に比較的弱い光を照射し、記録
マーク部と非記録部との間での光学的特性、例えば反射
率の差を検出して情報を読取る。

尚、この発明に係る情報記録媒体は、結晶化速度が大き
いことからオーバーライドが可能である。

オーバーライドとは、単一の光源から放射されるレーザ
ビーム等の光を、第４図に示すように、２段階のパワー
レベルＰＥ（消去）及びＰｗ（記録）の間でパワー変調
して、消去パワーレベルの光に記録パワーレベルの光を
重畳させ、既に記録された情報を消去しながら新しい情
報を重書きすることである。

次に、この発明の試験例について説明する。

試験例１ 耐熱ガラス貼板上に、第２図および第３図に示３ すスパッタリング装置により、種々の組成からなるＩｎ
ｘ５ｂｙＴｅｚ合金薄層を形成し、Ｘ線回折によりこれ
ら薄層の構造を確認した。第５図の３元系組成図におい
て斜線で示す範囲、すなわち２５≦ｘ≦５５．２７＜Ｙ
≦５５および２０≦２≦５０の組成範囲で確認した結果
、いずれも成層直後は非晶質であった。この組成範囲に
おいて、結晶化温度は１３０℃以上であり、室温におい
ては非晶質状態が安定に存在する。また、レーザビムの
照射条件を選択することにより、情報の記録及び消去が
可能な相変化型の記録層として利用し得ることが確認さ
れた。

試験例２ 試験例１の組成範囲のＩｎｘ５ｂｙＴｅｚに幻し、Ａｕ
、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ。

Ｂｉあるいはｐｂを夫々添加したサンプルを作成した。

添加量は、５．１０．２０．３０原子％とした。その結
果、添加量が３０原子％のものは成層したままの状態で
結晶化していた。また、添加量が、５．１０．２０原子
％と増加するに伴って４ 結晶化温度が低下した。このように結晶化温度が低下し
たのは、これら添加元素の中でＡｕ、ＰｔＰｄ、Ｒｈ、
ＣｕがＴｅの鎖状構造を分断する作用があるため、これ
により非晶質状態が不安定になるからであり、また、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂの融点は、それぞれ　４１９°Ｃ
，２３１°Ｃ１２７１℃、２３７°Ｃと低いからである
。結晶化温度は、通ｙ；ｃ、非兄質合金の絶対温度で示
した励点の］／２〜２／３の温度となることが知られて
いるから、これら元素の添加により合金の融点が低下し
たものと考えられる。

尚、これら元素はこのように結晶化温度を低下させて非
晶質状態を不安定にする効果があるが、基本となるＩｎ
ｘ５ｂｙＴｅｚの非晶質状態が極めて安定であるため、
これら元素の添加量が２０原子％以下である限り、これ
ら合金における非晶質状態の安定性は高い。

試験例３ 試験例２で作成したサンプルに対し、照射条件をかえな
がら基板側からレーザビームを照射し、５ 結晶化速度を調べた。第６図にＡｕを夫々５．１０．２
０原子％添加したサンプルにおける結果について示す。

第６図は横軸に照射するレーザビームのパルス幅をとり
、縦軸に反射率変化量をとって、これらの関係を示すグ
ラフである。このグラフにおいて、反射率の変化は非晶
質と結晶との間の相変化に対応する。尚、第６図は照射
するレサビームのパワーが７ｍＷの場合である。この図
に示されるように、Ａｕか無添加の場合に比較し、Ａｕ
を添加したほうが結晶化速度が速くなり、またＡｕの添
加量が増加するに従ってその傾向が大きくなった。しか
し、Ａｕの添加量が増加するに従って反射率変化量が減
少している。Ａｕ添加量の増加に伴って結晶化速度が増
加するのは、ＡｕがＴｅの鎖状構造を分断する作用を有
するためであると考えられる。また、反射率変化量が減
少するのは、添加量が増加することによりカルコゲナイ
ド系としての性質が弱まるからである。実用上、反射率
変化量はＡｕの添加量が２０原子％以下であれば十分で
ある。

　６ Ａｕの代わりに、　Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｕ。

Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂｉあるいはｐｂを夫々添加した合金を形
成したサンプルについて同様の試験を行った結果、同様
な結果が得られ、これらについても実用上添加量が２０
原子％以下が適当であることが確認された。

また、これらの元素は、いくつか組合わせて添加しても
同様の効果を得ることができた。この場合にもトータル
の添加量が２０原子％を越えると反射率変化量が低下す
るので、実用上は２の原子％以下が適当である。

試験例４ 試験例２で作成したサンプルのうち、Ａｕ等を夫々５原
子％添加したものと、これら元素を添加しないサンプル
を７５°Ｃ，８０％ＲＨの条件下に保持し、その際の表
面反射率の経時変化を測定し、第７図にその結果を示す
。第７図は各サンプルにおける反射率の紅時女化を示す
グラフである。明らかに、Ａｕ等を添加しないＩｎｘ５
ｂｙＴｅｚ音金は時間を経るに従って、徐々に反射率の
低下　７ を示すことが分る。これに対し、夫々Ａｕ、Ｐｔ。

Ｐｄ、Ｒｈ及びＣｕを５原子％添加したサンプルは試験
開始直後にわずかの反１・１率低下があるものの、その
後１０００時間経過するまで殆ど反射率は変化しなかっ
た。これは、Ｉｎｘ５ｂｙＴｅｚ合金にこれらＡｕ等の
元素を添加することにより耐酸化性が向上し、記録層の
信頼性が改善されたことを示すものである。一方、Ｚｎ
、Ｓｎ、Ｂｉｐｂを添加したサンプルは、反射率が変化
する傾向にあることか分る。これは、これらの元素の添
加により非晶質状態の安定性が若干低下したためである
。しかし、これらの元素と前述のＡｕ等の貴金属元素を
組合わせてＩｎｘ５ｂｙＴｅｚ合金に添加することによ
り、非晶質状態が安定となり信頼性が高い合金層を得る
ことができた。

以上の結果により、上述した範囲において（ＩｎｘＳｂ
ｙＴｅｚ）　１ｏｏ−ａ　Ｍ、合金を相変化型の記録層
としての使用が可能であること、このような記録層は非
晶質状態の安定性が高いこと、Ｍ元素の添加に伴って結
晶化速度か高速化するこ　８ と及びＭ元素の存在により耐酸化性か向上されることが
可能なことが確認された。

尚、この実施例においては、基板として平板状のものを
使用した例について示したか、これに限らず、テープ状
あるいはドラム状等種々の形態をとることか可能である
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、非平衡相である
非晶質状態の記録安定性に優れ、また初期化、記録及び
消去を高速で実施することかでき、また記録層の耐酸化
性が向上し、信頼性の高い情報記録媒体を得ることかで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る情報記録媒体を示す断
面図、第２図は記録層を形成するための装置の概略構成
を示す縦断面図、第３図はその横断面図、第４図はオー
バーライドの際のレーザビームのパワーを示す図、第５
図は本発明に係る情報記録媒体の記録層の基本となるＩ
ｎ−５ｂＴｅＢ元合金の組成範囲を示す組成図、第６図
は９ 照射するレーザビームのパルス幅と反射率変化量との関
係を示す図、第７図は本発明の試験例に係るサンプルの
環境試験の際の反射率の経時変化を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光の照射によって照射部分が平衡相と非平衡相
   との間で相変化する記録層とを有する情報記録媒体であ
   って、前記記録層は、一般式（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）＿
   １＿０＿０＿−＿αＭα（ただし、ｘ、ｙ、ｚ、αは原
   子％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００であり、夫々２５≦ｘ≦５５
   、２７＜ｙ≦５５、２０≦ｚ≦５０、０＜α≦２０の範
   囲内にあり、ＭはＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｚｎ
   、Ｓｎ、Ｂｉ及びＰｂからなる群から選択される少なく
   とも１種の元素である）で表される組成の合金で形成さ
   れていることを特徴とする情報記録媒体。